JPH0770233B2 - Writing and erasing method of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Writing and erasing method of nonvolatile semiconductor memory device

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JPH0770233B2
JPH0770233B2 JP17771587A JP17771587A JPH0770233B2 JP H0770233 B2 JPH0770233 B2 JP H0770233B2 JP 17771587 A JP17771587 A JP 17771587A JP 17771587 A JP17771587 A JP 17771587A JP H0770233 B2 JPH0770233 B2 JP H0770233B2
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writing
voltage
erasing
nonvolatile semiconductor
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武志 中山
和男 小林
康 寺田
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、不揮発性半導体記憶装置の書込および消去
方法に関するものである。
The present invention relates to a writing and erasing method for a nonvolatile semiconductor memory device.

[従来の技術] 第3図は、不揮発性半導体記憶装置について、概略の構
成と信号のやり取りを示すブロック図で、図において、
50はメモリアレイ、51は行ゲート、52はデータ入出力バ
ッファ、53は列デコーダ、54は行デコーダ、55は制御回
路、56はアドレス信号、57は外部制御信号、58は列デコ
ーダ出力、59は行デコーダ出力、60は行ゲート制御信
号、61はデータ入出力バッファ制御信号、62はデータ入
出力信号、63はワード線、64はビット線、65はメモリセ
ルである。
[Prior Art] FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration and signal exchange in a nonvolatile semiconductor memory device.
50 is a memory array, 51 is a row gate, 52 is a data input / output buffer, 53 is a column decoder, 54 is a row decoder, 55 is a control circuit, 56 is an address signal, 57 is an external control signal, 58 is a column decoder output, 59 Is a row decoder output, 60 is a row gate control signal, 61 is a data input / output buffer control signal, 62 is a data input / output signal, 63 is a word line, 64 is a bit line, and 65 is a memory cell.

第4図は、第3図に示すメモリアレイ50の内部の一部を
示しており、1987年IEEEインターナショナルソリッドス
テートサーキッツコンフェレンス(International Soli
d−State Circuits Conference)ダイジェスト76頁−77
頁で示された、従来の不揮発性半導体記憶装置の簡単な
等価回路と、各電極の書込および消去の電圧を示した動
作説明図であり、第5図は、第4図で使われているメモ
リトランジスタの構造を示す断面図である。第4図にお
いて、Q5ないしQ8は、フローティングゲートを有するト
ランジスタで、2層目のゲートすなわちコントロールゲ
ートの一部は、ソース側に延びている。15は非選択のビ
ット線、16は選択されたビット線、17は共通のソース
線、18は選択されたワード線、19は非選択のワード線、
VPP2は外部入力による正の電圧である。また、第5図に
おいて、20はドレイン電極、21はコントロールゲート電
極、22はソース電極、23はポリシリコンで形成されたコ
ントロールゲート、24は電気的に浮遊状態にあるフロー
ティングゲート、25は200Å程度の薄い酸化膜、26はド
レイン拡散領域、27はソース拡散領域、28は基板であ
る。なお、第4図のビット線15、16は各メモリトランジ
スタのドレイン電極20に接続され、ワード線18、19は各
メモリトランジスタのコントロールゲート電極21に接続
され、ソース線17は各メモリトランジスタのソース電極
22に接続されている。
FIG. 4 shows a part of the inside of the memory array 50 shown in FIG. 3, and is the 1987 IEEE International Solid State Circuits Conference.
d-State Circuits Conference) Digest page 76-77
FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing a simple equivalent circuit of the conventional nonvolatile semiconductor memory device shown in page and write and erase voltages of each electrode, and FIG. 5 is used in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a memory transistor that is installed. In FIG. 4, Q5 to Q8 are transistors having a floating gate, and a part of the second layer gate, that is, the control gate, extends to the source side. 15 is a non-selected bit line, 16 is a selected bit line, 17 is a common source line, 18 is a selected word line, 19 is a non-selected word line,
V PP2 is a positive voltage from an external input. Further, in FIG. 5, 20 is a drain electrode, 21 is a control gate electrode, 22 is a source electrode, 23 is a control gate formed of polysilicon, 24 is a floating gate in an electrically floating state, and 25 is about 200Å. Is a thin oxide film, 26 is a drain diffusion region, 27 is a source diffusion region, and 28 is a substrate. The bit lines 15 and 16 in FIG. 4 are connected to the drain electrode 20 of each memory transistor, the word lines 18 and 19 are connected to the control gate electrode 21 of each memory transistor, and the source line 17 is the source of each memory transistor. electrode
Connected to 22.

次に、動作について説明する。この従来例における書込
方式は、消去時にすべてのメモリセルに“1"を書込み、
書込時に書込したいビットにのみ“0"を書込むものであ
る。まず、消去動作について説明する。すべてのビット
線15、16を高電圧(以下VPP2と略す)にして、すべての
ワード線18、19を0Vにすることにより、第5図における
フローティングゲート24とドレイン拡散領域26との間に
高電界が生じる。このときフローティングゲート24に蓄
積されている電子が薄い酸化膜25を通して、トンネル現
象によってドレイン拡散領域26に引き抜かれる。この状
態でフローティングゲート24は電子の空乏状態となって
いるため、コントロールゲート23より見たメモリトラン
ジスタのしきい値電圧は消去動作前に比べて低くなる。
この状態を消去状態と呼び、論理“1"とする。
Next, the operation will be described. The writing method in this conventional example is to write "1" to all memory cells at the time of erasing,
At the time of writing, "0" is written only to the bit to be written. First, the erase operation will be described. By setting all the bit lines 15 and 16 to a high voltage (hereinafter abbreviated as V PP2 ) and setting all the word lines 18 and 19 to 0 V, between the floating gate 24 and the drain diffusion region 26 in FIG. A high electric field is generated. At this time, the electrons accumulated in the floating gate 24 are extracted to the drain diffusion region 26 through the thin oxide film 25 by the tunnel phenomenon. In this state, the floating gate 24 is in a depleted state of electrons, so that the threshold voltage of the memory transistor seen from the control gate 23 becomes lower than that before the erase operation.
This state is called an erased state and is set to logic "1".

次に、書込動作について説明する。書込の方法は、EPRO
Mにおけるプログラムと同じであり、選択されたビット
線16をVPP2、非選択のビット線15を0V、選択されたワー
ド線18をVPP2、非選択のワード線19を0V、共通ソース線
を0Vにすることにより、ワード線にVPP2、ビット線にV
PP2が印加されるトランジスタQ7に対して書込が行なわ
れる。このとき、トランジスタQ7のドレイン拡散領域26
近傍でホットエレクトロンが発生し、これがコントロー
ルゲート23に印加されたVPP2で加速されて、フローティ
ングゲート24に注入される。この状態でフローティング
ゲート24は電子の蓄積状態となるため、コントロールゲ
ート23より見たメモリトランジスタのしきい値電圧は、
書込動作前に比べて高くなる。この状態を書込状態と呼
び、論理“0"とする。
Next, the write operation will be described. The writing method is EPRO
Same as programming in M, with selected bit line 16 at V PP2 , unselected bit line 15 at 0 V, selected word line 18 at V PP2 , unselected word line 19 at 0 V, common source line at By setting to 0V, V PP2 is applied to the word line and V PP is applied to the bit line.
Writing is performed to transistor Q7 to which PP 2 is applied. At this time, the drain diffusion region 26 of the transistor Q7
Hot electrons are generated in the vicinity, are accelerated by V PP2 applied to the control gate 23, and are injected into the floating gate 24. In this state, the floating gate 24 is in the state of accumulating electrons, so the threshold voltage of the memory transistor seen from the control gate 23 is
It becomes higher than that before the writing operation. This state is called a write state and is set to logic "0".

この従来例は、EPROMのように紫外線消去する必要がな
く、ボードに実装したまま電気的に消去が可能であり、
EPROMのように2つのトランジスタでメモリセルを構成
するのではなく、1つのトランジスタで構成できるた
め、チップ面積を縮小できるという特徴があった。
This conventional example does not need to be erased by ultraviolet rays like EPROM, and can be electrically erased while mounted on the board.
The feature is that the chip area can be reduced because the memory cell can be configured with one transistor instead of using two transistors as in EPROM.

[発明が解決しようとする問題点] 従来の不揮発性半導体記憶装置の書込および消去方法は
以上のようになされており、書込をホットエレクトロン
の注入により行なうため、そのために内部昇圧の高電圧
を利用したのでは電流駆動能力がなく、したがって外部
入力による高電圧(VPP2)を必要としていた。そのた
め、他の回路と同様に内部昇圧による高電圧による5V単
一電源動作ができないという欠点があった。また、ホッ
トエレクトロン注入による書込を行なうため、薄い酸化
膜25は電流を通すことになり、劣化を起こし、したがっ
て消去および書込の回数が少ない(103回程度)という
問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional writing and erasing methods for the non-volatile semiconductor memory device have been performed as described above, and since writing is performed by injecting hot electrons, therefore, a high voltage for internal boosting is required. However, it has no current drive capability, and therefore requires a high voltage (V PP2 ) from an external input. Therefore, there is a drawback that a 5V single power supply operation cannot be performed by a high voltage due to internal boosting like other circuits. Further, since writing is performed by hot electron injection, a current flows through the thin oxide film 25, causing deterioration, and therefore, there is a problem that the number of times of erasing and writing is small (about 10 3 times).

この発明は、上記のような従来の問題点を解消するため
になされたもので、内部昇圧による高電圧による5V単一
電源動作が可能で、消去および書込の回数をより多くで
き、さらに、内部昇圧による高電圧を安定に保つことが
可能である不揮発性半導体記憶装置の書込および消去方
法を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. It is possible to operate a single 5V power supply with a high voltage by an internal booster, and it is possible to increase the number of erase and write operations. An object of the present invention is to provide a writing and erasing method for a nonvolatile semiconductor memory device capable of stably maintaining a high voltage due to internal boosting.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る不揮発性半導体記憶装置の書込および消
去方法は、基板内にドレイン拡散領域とソース拡散領域
とを有する基板上に、薄い第1の絶縁層を介して電気的
に浮遊した浮遊ゲートを設け、さらにその上に、第2の
絶縁膜を介して制御ゲートを備えた複数のメモリトラン
ジスタを準備し、これら複数のメモリトランジスタを複
数の行方向および複数の列方向に配置し、各々の行方向
について、同一行方向に並ぶ複数のメモリトランジスタ
の各々の制御ゲートを同一のワード線に接続し、各々の
列方向について、同一列方向に並ぶ複数のメモリトラン
ジスタの各々のドレイン拡散領域を同一のビット線に接
続し、すべての複数のメモリトランジスタの各々のソー
ス拡散領域を共通のソース線に接続し、すべての各々の
ワード線をメモリトランジスタの書込または消去をトン
ネル現象を利用して行なうための信号電圧を与えるため
の第1の電圧発生手段に接続し、すべての各々のビット
線を第1の電圧発生手段が発生する電圧と共同して、メ
モリトランジスタの書込または消去をトンネル現象を利
用して行なうための信号電圧を与えるための第2の電圧
発生手段に接続した後、すべての複数のビット線に第1
の値の直流電圧を与え、同時にすべての複数のワード線
に第1の値よりも大きい内部昇圧された第2の値の直流
電圧を与えることにより、すべての複数のメモリトラン
ジスタの各々の浮遊ゲート中に、トンネル現象により電
子が各々のドレイン拡散領域より注入されることによ
り、消去状態を作り、複数のワード線のうち、書込みす
べきメモリトランジスタの制御ゲートに接続されている
ワード線に第1の値の直流電圧を与え、かつその他のワ
ード線に第1の値と第2の値との間の値である第3の値
の直流電圧を与え、同時に、複数のビット線のうち、書
込みすべきメモリトランジスタのドレイン拡散領域に接
続されているビット線に内部昇圧された第2の値の直流
電圧を与え、かつその他のビット線に第3の値の直流電
圧を与えることにより、書込みすべきメモリトランジス
タのみの浮遊ゲート中に蓄積されている電子がトンネル
現象により引き抜かれることにより書込状態を作るもの
である。
[Means for Solving the Problems] In the writing and erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a thin first insulating layer is formed on a substrate having a drain diffusion region and a source diffusion region in the substrate. A plurality of memory transistors having a control gate via a second insulating film, and a floating gate electrically floating through the plurality of memory transistors. A plurality of memory transistors that are arranged in a plurality of column directions are connected to the same word line in each row direction, and control gates of a plurality of memory transistors that are arranged in the same row direction are connected to the same word line. Each drain diffusion region of the memory transistors is connected to the same bit line, and each source diffusion region of all the plurality of memory transistors is connected to a common source line, All the word lines are connected to a first voltage generating means for applying a signal voltage for writing or erasing a memory transistor by utilizing a tunnel phenomenon, and all the bit lines are connected to the first voltage generating means. After connecting to the second voltage generating means for providing the signal voltage for writing or erasing the memory transistor by utilizing the tunnel phenomenon in cooperation with the voltage generated by the voltage generating means, all of the plurality of memory cells are connected. Bit line first
Of the floating gates of all of the plurality of memory transistors by simultaneously applying a DC voltage of a value of 1 to the plurality of word lines and simultaneously applying a DC voltage of an internally boosted second value larger than the first value to all of the plurality of word lines. An electron is injected from each of the drain diffusion regions by a tunnel phenomenon to create an erased state, and a first word line among the plurality of word lines is connected to the control gate of the memory transistor to be written. And a third value of the DC voltage between the first value and the second value are applied to the other word lines, and at the same time, the write operation of the plurality of bit lines is performed. By applying the internally boosted DC voltage of the second value to the bit line connected to the drain diffusion region of the memory transistor to be formed, and applying the DC voltage of the third value to the other bit lines. It is intended to make a write state by electrons stored in the floating gate of only the memory transistor to be writing is withdrawn by a tunnel effect.

[作用] この発明における不揮発性半導体記憶装置の書込および
消去方法は、消去時において、すべてのビット線に第1
の値の直流電圧を与え、同時にすべてのワード線に第1
の値よりも大きい内部昇圧された第2の値の直流電流を
与える。これにより、すべてのメモリトランジスタの各
々の浮遊ゲート中に、トンネル現象により電子が各々の
ドレイン拡散領域より注入され、消去が行なわれる。
[Operation] In the writing and erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, all the bit lines have the first
The DC voltage of the value of
An internally boosted second value of DC current greater than the value of is given. As a result, electrons are injected into the floating gates of all the memory transistors from the respective drain diffusion regions by the tunnel phenomenon, and erasing is performed.

一方、下記時において、複数のワード線のうち、書込み
すべきメモリトランジスタの制御ゲートに接続されてい
るワード線に第1の値の直流電圧を与え、かつその他の
ワード線に第1の値と第2の値との間の値である第3の
値の直流電圧を与え、同時に、複数のビット線のうち、
書込みすべきメモリトランジスタのドレイン拡散領域に
接続されているビット線に内部昇圧された第2の値の直
流電圧を与え、かつその他のビット線に第3の値の直流
電圧を与える。
On the other hand, in the following cases, among the plurality of word lines, the word line connected to the control gate of the memory transistor to be written is supplied with the first value of the DC voltage, and the other word lines are supplied with the first value. A DC voltage having a third value, which is a value between the second value and the second value, is applied, and at the same time, among the plurality of bit lines,
The internally boosted second value DC voltage is applied to the bit line connected to the drain diffusion region of the memory transistor to be written, and the third value DC voltage is applied to the other bit lines.

これにより、書込みすべきメモリトランジスタのみの浮
遊ゲート中に接続されている電子が、トンネル現象によ
り引き抜かれ、書込が行なわれる。
As a result, electrons connected to the floating gate of only the memory transistor to be written are extracted by the tunnel phenomenon, and writing is performed.

このように消去および書込におけるトンネル現象が内部
昇圧による高電圧を利用して得られることから、5V単一
電源動作が可能になる。また、消去および書込において
トンネル現象だけを利用しているので、薄い第1の絶縁
膜の劣化をより少なくでき、これにより、多くの回数の
消去および書込を行なうことが可能となる。
In this way, the tunnel phenomenon in erasing and writing is obtained by utilizing the high voltage due to the internal boosting, so that 5V single power supply operation becomes possible. In addition, since only the tunnel phenomenon is used in erasing and writing, the deterioration of the thin first insulating film can be further reduced, which enables erasing and writing a large number of times.

さらに、書込時において書込みすべきメモリトランジス
タの他のメモリトランジスタに接続されているビット線
に第3の値の直流電圧を与えることにより、書込時にお
ける内部昇圧された第2の値の直流電圧のレベルを安定
に保つことが可能になる。その理由は次のとおりであ
る。
Further, by applying a DC voltage of the third value to the bit line connected to the other memory transistor of the memory transistor to be written at the time of writing, the internally boosted DC value of the second value at the time of writing It is possible to keep the voltage level stable. The reason is as follows.

書込時において、第3の値の直流電圧が与えられるワー
ド線に接続されているメモリトランジスタのうち、第2
の値の直流電圧が与えられているビット線に接続された
メモリトランジスタがオン状態となり、それによって、
共通のソース線の電圧が上昇する。
Of the memory transistors connected to the word line to which the DC voltage of the third value is applied during writing, the second
The memory transistor connected to the bit line to which the DC voltage of the value of is applied is turned on, whereby
The voltage on the common source line rises.

その場合には、そのワード線に接続された他のメモリト
ランジスタに接続されているビット線に第3の値の直流
電圧が与えられているため、共通のソース線からそれら
のトランジスタを介してビット線にリーク電流が流れな
い。
In that case, since the DC voltage of the third value is applied to the bit line connected to the other memory transistor connected to the word line, the bit is transmitted from the common source line through those transistors. No leakage current flows through the wire.

したがって、書込時における昇圧された第2の値の直流
電圧のレベルは、低下せず、安定に保たれる。
Therefore, the level of the boosted second value of the DC voltage at the time of writing does not decrease and is kept stable.

[発明の実施例] 第1図は、この発明の一実施例を示す簡単な等価回路お
よび各電極の書込電圧を示した動作説明図であり、第2
図は、第1図で使われているメモリトランジスタの構造
を示す断面図である。第1図において、Q1ないしQ4はフ
ローティングゲートを有し、そのフローティングゲート
とドレインの重なり部分に薄い酸化膜の領域をもつトラ
ンジスタで、2層目のゲートすなわちコントロールゲー
トの一部はソース側に延びている。1は非選択のビット
線、2は選択されたビット線、3は全セル共通のソース
線、4は選択されたワード線、5は非選択のワード線、
VPP1は内部昇圧による正の電圧、1/2VPP1はVPP1の約半
分の正の電圧である。また、第2図において、6はアル
ミニウムのドレイン電極、7はポリシリコンのコントロ
ールゲート電極、8はアルミニウムのソース電極、9は
ポリシリコンで形成されたコントロールゲート、10はポ
リシリコンで形成された電気的に浮遊状態にあるフロー
ティングゲート、11は約100Å程度の薄いシリコン酸化
膜、12はドレイン拡散領域、13はソース拡散領域、14は
シリコン基板である。また、第1図のビット線1、2は
各メモリトランジスタのドレイン電極6に接続され、ワ
ード線4、5は各メモリトランジスタのコントロール電
極7に接続され、ソース線3は各メモリトランジスタの
ソース電極8に接続されている。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is an operation explanatory view showing a simple equivalent circuit and a write voltage of each electrode according to an embodiment of the present invention.
The figure is a cross-sectional view showing the structure of the memory transistor used in FIG. In FIG. 1, Q1 to Q4 are transistors having a floating gate and a thin oxide film region in the overlapping portion of the floating gate and drain, and the second layer gate, that is, a part of the control gate extends to the source side. ing. 1 is an unselected bit line, 2 is a selected bit line, 3 is a source line common to all cells, 4 is a selected word line, 5 is an unselected word line,
V PP1 is a positive voltage due to internal boosting, and 1/2 V PP1 is a positive voltage which is about half that of V PP1 . Further, in FIG. 2, 6 is an aluminum drain electrode, 7 is a polysilicon control gate electrode, 8 is an aluminum source electrode, 9 is a control gate made of polysilicon, and 10 is an electricity made of polysilicon. A floating gate in a floating state, 11 is a thin silicon oxide film having a thickness of about 100 Å, 12 is a drain diffusion region, 13 is a source diffusion region, and 14 is a silicon substrate. Bit lines 1 and 2 in FIG. 1 are connected to the drain electrode 6 of each memory transistor, word lines 4 and 5 are connected to the control electrode 7 of each memory transistor, and source line 3 is the source electrode of each memory transistor. 8 is connected.

次に、動作について説明する。ここで、従来例では、フ
ローティングゲートから電子を引き抜いた状態を消去状
態として、フローティングゲートに電子を注入した状態
を書込状態としていた。しかし、この定義はどちらでも
よく、本発明ではフローティングゲートに電子を注入し
た状態を消去状態、フローティングゲートから電子を引
き抜いた状態を書込状態とする。
Next, the operation will be described. Here, in the conventional example, the state in which electrons are extracted from the floating gate is the erased state, and the state in which electrons are injected into the floating gate is the written state. However, this definition may be either, and in the present invention, a state in which electrons are injected into the floating gate is an erased state, and a state in which electrons are extracted from the floating gate is a written state.

まず、消去動作について説明する。ビット線1、2を0V
にして、ワード線4、5をVPP1にすることにより、第2
図におけるドレイン拡散領域12とフローティングゲート
10との間に高電界が生じる。このとき、薄い酸化膜11を
通して、電子がトンネルし、ドレイン拡散領域12よりフ
ローティングゲート10に電子が注入される。この状態で
フローティングゲート10は電子の蓄積状態となるため、
コントロールゲート7より見たメモリトランジスタのし
きい値電圧は、消去動作前に比べて高くなっている。こ
の状態を消去状態と呼び、論理“1"とする。
First, the erase operation will be described. Bit lines 1 and 2 are 0V
Then, by setting the word lines 4 and 5 to V PP1 , the second
Drain diffusion region 12 and floating gate in the figure
A high electric field is generated between 10 and 10. At this time, electrons tunnel through the thin oxide film 11 and are injected from the drain diffusion region 12 into the floating gate 10. In this state, the floating gate 10 is in an electron accumulation state,
The threshold voltage of the memory transistor viewed from the control gate 7 is higher than that before the erase operation. This state is called an erased state and is set to logic "1".

次に、書込動作について説明する。選択されたビット線
2をVPP1、非選択のビット線1をVPP1の約半分の電圧
(以下1/2VPP1と略す)、選択されたワード線4を0V、
非選択のワード線5を1/2VPP1、共通ソース線3をフロ
ーティングにすることにより、ワード線に0V、ビット線
にVPP1が印加されるトランジスタQ3に対してのみ書込動
作が行なわれる。このときトランジスタQ3のドレイン拡
散領域12とフローティングゲート10の間に高電界が生
じ、薄い酸化膜11を通して、電子がトンネルし、フロー
ティングゲート10に蓄積されていた電子をドレイン拡散
領域12へ引き抜く。この状態でフローティングゲート10
は電子の空乏状態となるため、コントロールゲート9よ
り見たメモリトランジスタのしきい値電圧は書込動作前
に比べて低くなる。この状態を書込状態と呼び、論理
“0"とする。また、非選択のメモリトランジスタQ1、Q
2、Q4に対しては、フローティングゲート10とドレイン
拡散領域12にかかる電界が書込されたメモリラトンジス
タQ3の約半分になっているため、トンネル電流は無視で
きるほど小さいと考えられ、しきい値電圧の変動もな
い。
Next, the write operation will be described. The selected bit line 2 is V PP1 , the unselected bit line 1 is about half the voltage of V PP1 (hereinafter abbreviated as 1/2 V PP1 ), the selected word line 4 is 0 V,
By making the unselected word line 5 1/2 V PP1 and the common source line 3 floating, the write operation is performed only for the transistor Q3 to which 0 V is applied to the word line and V PP1 is applied to the bit line. At this time, a high electric field is generated between the drain diffusion region 12 of the transistor Q3 and the floating gate 10, electrons tunnel through the thin oxide film 11, and the electrons accumulated in the floating gate 10 are extracted to the drain diffusion region 12. Floating gate 10 in this state
Becomes a depletion state of electrons, the threshold voltage of the memory transistor seen from the control gate 9 becomes lower than that before the writing operation. This state is called a write state and is set to logic "0". In addition, unselected memory transistors Q1 and Q
For 2 and Q4, the tunnel current is considered to be negligibly small because the electric field applied to the floating gate 10 and the drain diffusion region 12 is about half that of the written memory transistor Q3. There is no change in value voltage.

書込時において、非選択のメモリトランジスタ94および
92が書込状態(しきい値電圧が低い状態)である場合
に、それぞれのコントロールゲート7に1/2VPP1が印加
されると、それらのメモリトランジスタ94および92がと
もにオン状態になる。
When writing, unselected memory transistor 94 and
When 1 / 2V PP1 is applied to each control gate 7 when 92 is in the written state (state where the threshold voltage is low), both memory transistors 94 and 92 are turned on.

第1のメモリトランジスタ94がオン状態になることによ
り、共通ソース線3は、1/2VPP1に近い電圧になる。そ
れは、VPP1が印加されている先端ビット線2→メモリト
ランジスタQ4→共通ソース線3という経路で充電がなさ
れるからである。その場合に、もし非選択のビット線1
が0Vまたは1/2VPP1よりもかなり低い電圧である場合に
は、共通ソース線3→メモリトランジスタQ2→非選択の
ビット線1という経路でリーク電流が流れる。
By turning on the first memory transistor 94, the common source line 3 becomes a voltage close to 1 / 2V PP1 . This is because charging is performed through the route of the leading bit line 2 to which V PP1 is applied → the memory transistor Q4 → the common source line 3. In that case, if unselected bit line 1
Is much lower than 0V or 1 / 2V PP1 , a leak current flows through the path of common source line 3 → memory transistor Q2 → non-selected bit line 1.

このようなリーク電流が流れると、内部昇圧されたVPP1
のレベルが下がってしまう。その理由は、次のとおりで
ある。すなわち、VPP1は、内部昇圧されたものであり、
具体的には、内部昇圧回路(図示せず)から発生され
る。そのように内部昇圧回路で発生された昇圧電圧は、
一般的に、電流供給能力が低いため、わずかなリーク電
流によっても電圧レベルが下がってしまう。
When such leakage current flows, the internal boosted V PP1
The level of will decrease. The reason is as follows. That is, V PP1 is internally boosted,
Specifically, it is generated from an internal booster circuit (not shown). The boosted voltage generated by the internal booster circuit is
Generally, since the current supply capability is low, the voltage level will drop even with a slight leak current.

したがって、そのようなリーク電流が流れた場合には、
VPP1のレベルが下がるため、書込動作を行なうことがで
きなくなる。
Therefore, when such leakage current flows,
Since the level of V PP1 is lowered, the write operation cannot be performed.

そこで、そのようなリーク電流が流れる経路をなくすよ
うな働きをする電圧を非選択のビット線1に供給する必
要がある。
Therefore, it is necessary to supply to the non-selected bit line 1 a voltage that acts to eliminate the path through which such a leak current flows.

この実施例においては、書込時の非選択のビット線1に
1/2VPP1を印加することにより、リーク電流の経路をな
くすことができる。したがって、書込時における内部昇
圧されたVPP1のレベルを安定に保つことができる。
In this embodiment, in the unselected bit line 1 at the time of writing
By applying 1 / 2V PP1 , the leak current path can be eliminated. Therefore, the level of internally boosted V PP1 at the time of writing can be stably maintained.

なお、本実施例では、第2図で示す構造のメモリトラン
ジスタを用いることが望ましいが、その理由は次のとお
りである。すなわち、トンネル現象を利用した書込を行
なった場合は、そのしきい値電圧は、書込時にトンネル
酸化膜に印加された電界によって決まる。一方、その電
界を決めるには容量比(第2図で、コントロールゲート
9とフローティングゲート10間の容量と、フローティン
グゲート10とドレイン拡散領域12間の容量の比)であ
り、プロセスの変動に対して一定になることが望まし
い。しかし、第5図の構造のメモリトランジスタは、フ
ローティングゲート24とドレイン拡散領域26間の容量を
ドレイン拡散領域26の横方向の拡散長により決めてお
り、その制御が難しい。それに対し、第2図のメモリト
ランジスタは、トンネル領域をその部分だけ薄い酸化膜
11を使うことで制御性好く必要な容量値を得ることがで
き、したがって安定したしきい値電圧を得ることができ
る。
In this embodiment, it is desirable to use the memory transistor having the structure shown in FIG. 2, but the reason is as follows. That is, when writing is performed using the tunnel phenomenon, the threshold voltage is determined by the electric field applied to the tunnel oxide film during writing. On the other hand, the capacitance ratio (the ratio between the capacitance between the control gate 9 and the floating gate 10 and the capacitance between the floating gate 10 and the drain diffusion region 12 in FIG. 2) is used to determine the electric field. It is desirable to be constant. However, in the memory transistor having the structure shown in FIG. 5, the capacitance between the floating gate 24 and the drain diffusion region 26 is determined by the lateral diffusion length of the drain diffusion region 26, which is difficult to control. On the other hand, the memory transistor shown in FIG.
By using 11, it is possible to obtain the necessary capacitance value with good controllability, and thus obtain a stable threshold voltage.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、トンネル現象により
消去および書込を行なうことができるので、外部入力の
高電圧を必要とせず、また、消去および書込の回数をよ
り多く行なうことが可能となり、より使いやすく、しか
も、耐久性の優れた不揮発性半導体記憶装置の書込およ
び消去方法が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since erasing and writing can be performed by the tunnel phenomenon, a high voltage of external input is not required, and the number of times of erasing and writing can be improved. It is possible to perform a large number of operations, and it is possible to obtain a writing and erasing method for a nonvolatile semiconductor memory device which is easier to use and has excellent durability.

それに加えて、書込時に、非選択のメモリトランジスタ
から非選択のビット線にリーク電流が流れないように、
非選択のビット線に中間的な電圧を印加するようにした
ため、書込時において、内部昇圧された高電圧を安定に
保つことができる。
In addition, at the time of writing, to prevent leakage current from the non-selected memory transistor to the non-selected bit line,
Since the intermediate voltage is applied to the non-selected bit lines, the internally boosted high voltage can be stably maintained during writing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明の一実施例を示す不揮発性半導体記
憶装置の簡単な等価回路および各電極に加える書込およ
び消去電圧を示した動作説明図であり、第2図は、この
発明の一実施例で使われているメモリトランジスタの構
造を示す断面図であり、第3図は、現在の半導体記憶装
置について、概略の構成と信号のやりとりを示すブロッ
ク図であり、第4図は、従来の不揮発性半導体記憶装置
の簡単な等価回路および各電極に加える書込および消去
電圧を示した動作説明図であり、第5図は、従来の不揮
発性半導体記憶装置で使われているメモリトランジスタ
の構造を示す断面図である。 図において、1は非選択のビット線、2は選択されたビ
ット線、3は全セル共通のソース線、4は選択されたワ
ード線、5は非選択のワード線、6はドレイン電極、7
はコントロールゲート電極、8はソース電極、9はコン
トロールゲート、10はフローティングゲート、11は薄い
酸化膜、12はドレイン拡散領域、13はソース拡散領域、
14は基板、15は非選択のビット線、16は選択されたビッ
ト線、17は全セル共通のソース線、18は選択されたワー
ド線、19は非選択のワード線、20はドレイン電極、21は
コントロールゲート電極、22はソース電極、23はコント
ロールゲート、24はフローティングゲート、25は薄い酸
化膜、26はドレイン拡散領域、27はソース拡散領域、28
は基板、29は酸化膜、50はメモリアレイ、51は行ゲー
ト、52はデータ入出力バッファ、53は列デコーダ、54は
行デコーダ、55は制御回路、56はアドレス信号、57は外
部制御信号、58は列デコーダ出力、59は行デコーダ出
力、60は行ゲート制御信号、61はデータ入出力バッファ
制御信号、62はデータ入出力信号、63はワード線、64は
ビット線、65はメモリセル、Q1ないしQ8はメモリトラン
ジスタ、VPP1およびVPP2は正の電圧、1/2VPP1は約半分
の正の電圧、である。
FIG. 1 is an operation explanatory view showing a simple equivalent circuit of a nonvolatile semiconductor memory device showing one embodiment of the present invention and a write and erase voltage applied to each electrode, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of a memory transistor used in one embodiment, FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration and signal exchange of a current semiconductor memory device, and FIG. FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing a simple equivalent circuit of a conventional nonvolatile semiconductor memory device and a write and erase voltage applied to each electrode. FIG. 5 is a memory transistor used in the conventional nonvolatile semiconductor memory device. It is a cross-sectional view showing the structure of. In the figure, 1 is an unselected bit line, 2 is a selected bit line, 3 is a source line common to all cells, 4 is a selected word line, 5 is an unselected word line, 6 is a drain electrode, and 7 is a drain electrode.
Is a control gate electrode, 8 is a source electrode, 9 is a control gate, 10 is a floating gate, 11 is a thin oxide film, 12 is a drain diffusion region, 13 is a source diffusion region,
14 is a substrate, 15 is an unselected bit line, 16 is a selected bit line, 17 is a source line common to all cells, 18 is a selected word line, 19 is an unselected word line, 20 is a drain electrode, 21 is a control gate electrode, 22 is a source electrode, 23 is a control gate, 24 is a floating gate, 25 is a thin oxide film, 26 is a drain diffusion region, 27 is a source diffusion region, 28
Is a substrate, 29 is an oxide film, 50 is a memory array, 51 is a row gate, 52 is a data input / output buffer, 53 is a column decoder, 54 is a row decoder, 55 is a control circuit, 56 is an address signal, and 57 is an external control signal. , 58 is a column decoder output, 59 is a row decoder output, 60 is a row gate control signal, 61 is a data input / output buffer control signal, 62 is a data input / output signal, 63 is a word line, 64 is a bit line, and 65 is a memory cell. , Q1 to Q8 are memory transistors, V PP1 and V PP2 are positive voltages, and 1/2 V PP1 is about a half positive voltage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−99997(JP,A) 特開 昭58−115691(JP,A) 日経エレクトロニクス,No.241 (1980−6−23),日経マグロウヒル社, P.198〜P.207 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP 61-99997 (JP, A) JP 58-115691 (JP, A) Nikkei Electronics, No. 241 (1980-6-23), Nikkei McGraw-Hill Company, P. 198-P. 207

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板内にドレイン拡散領域とソース拡散領
域とを有し、前記基板上に薄い第1の絶縁膜を介して電
気的に浮遊した浮遊ゲートを有し、前記浮遊ゲート上に
第2の絶縁膜を介して制御ゲートを備えた複数のメモリ
トランジスタを準備するステップと、前記複数のメモリ
トランジスタが複数の行方向および複数の列方向に配置
され、各々の行方向について、同一行方向に並ぶ複数の
メモリトランジスタの各々の制御ゲートを同一のワード
線に接続し、各々の列方向について、同一列方向に並ぶ
複数のメモリトランジスタの各々のドレイン拡散領域を
同一のビット線に接続し、すべての前記複数のメモリト
ランジスタの各々のソース拡散領域を共通のソース線に
接続するステップと、すべての複数の前記ワード線の各
々をメモリトランジスタの書込または消去をトンネル現
象を利用して行なうための信号電圧を与えるための第1
の電圧発生手段に接続するステップと、すべての複数の
前記ビット線の各々を前記第1の電圧発生手段が発生す
る電圧と共同して、メモリトランジスタの書込または消
去をトンネル現象を利用して行なうための信号電圧を与
えるための第2の電圧発生手段に接続するステップと、
前記すべての複数のビット線に第1の値の直流電圧を与
え、同時に前記すべての複数のワード線に前記第1の値
よりも大きい内部昇圧された第2の値の直流電圧を与え
ることにより、すべての前記複数のメモリトランジスタ
の各々の浮遊ゲート中に、トンネル現象により電子が各
々のドレイン拡散領域より注入されることにより、消去
状態を作るステップと、前記複数のワード線のうち、書
込すべきメモリトランジスタの制御ゲートに接続されて
いるワード線に前記第1の値の直流電圧を与え、かつ他
のワード線に前記第1の値と前記第2の値との間の値と
なるような第3の値の電流電圧を与え、同時に、前記複
数のビット線のうち、前記書込すべきメモリトランジス
タのドレイン拡散領域に接続されているビット線に内部
昇圧された前記第2の値の直流電圧を与え、かつ他のビ
ット線に前記第3の値の直流電圧を与えることにより、
前記書込すべきメモリトランジスタだけの浮遊ゲート中
に蓄積されている電子がトンネル現象により引き抜かれ
ることにより書込状態を作るステップを含む不揮発性半
導体記憶装置の書込および消去方法。
1. A drain diffusion region and a source diffusion region are provided in a substrate, a floating gate electrically floating is provided on the substrate through a thin first insulating film, and a first floating gate is provided on the floating gate. A step of preparing a plurality of memory transistors having control gates through two insulating films, the plurality of memory transistors being arranged in a plurality of row directions and a plurality of column directions, each row direction being in the same row direction. Connecting the respective control gates of the plurality of memory transistors arranged in a row to the same word line, and connecting the drain diffusion regions of the plurality of memory transistors arranged in the same column direction to the same bit line in each column direction, Connecting the source diffusions of each of the plurality of memory transistors to a common source line, and connecting each of the plurality of word lines to a memory transistor. First to give the writing or erasing of the static signal voltage for using tunneling
And connecting each of all the plurality of bit lines with the voltage generated by the first voltage generating means to write or erase the memory transistor using a tunnel phenomenon. Connecting to a second voltage generating means for providing a signal voltage for performing;
By applying a direct current voltage of a first value to all of the plurality of bit lines and simultaneously applying a direct current voltage of an internally boosted second value greater than the first value to all of the plurality of word lines. , A step of creating an erased state by injecting electrons from each drain diffusion region into each floating gate of each of the plurality of memory transistors by a tunnel phenomenon, and A direct current voltage of the first value is applied to a word line connected to the control gate of a memory transistor to be formed, and another word line has a value between the first value and the second value. The current voltage of the third value is applied, and at the same time, the first boosted internal voltage is applied to the bit line connected to the drain diffusion region of the memory transistor to be written among the plurality of bit lines. Given DC voltage value, and by providing a DC voltage of said third value to another bit line,
A writing and erasing method for a non-volatile semiconductor memory device, comprising a step of creating a written state by extracting electrons accumulated in a floating gate of only the memory transistor to be written by a tunnel phenomenon.
【請求項2】前記第1の電圧発生手段が行デコーダ手段
を含む特許請求の範囲第1項に記載の不揮発性半導体記
録装置の書込および消去方法。
2. The writing and erasing method of a nonvolatile semiconductor recording device according to claim 1, wherein the first voltage generating means includes a row decoder means.
【請求項3】前記第2の電圧発生手段が列デコーダ手段
である特許請求の範囲第1項または第2項のいずれかに
記載の不揮発性半導体記憶装置の書込および消去方法。
3. The writing and erasing method for a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said second voltage generating means is a column decoder means.
【請求項4】前記第1の値が接地電位の値である特許請
求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の不揮発
性半導体記憶装置の書込および消去方法。
4. The method for writing and erasing data in a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first value is a value of ground potential.
【請求項5】前記第2の値が内部昇圧による正の値であ
る特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の書込および消去方法。
5. The method of writing and erasing in a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second value is a positive value due to internal boosting.
【請求項6】前記第3の値が前記第2の値の約1/2の値
である特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに
記載の不揮発性半導体記憶装置の書込および消去方法。
6. The writing of the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the third value is about 1/2 of the second value. And erasing method.
【請求項7】前記第1および第2の絶縁膜が二酸化珪素
の膜である特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれ
かに記載の不揮発性半導体記憶装置の書込および消去方
法。
7. A method for writing and erasing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first and second insulating films are silicon dioxide films.
【請求項8】前記基板がシリコン基板である特許請求の
範囲第1項ないし第7項のいずれかに記載の不揮発性半
導体記憶装置の書込および消去方法。
8. The method for writing and erasing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
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IT1213228B (en) * 1984-10-23 1989-12-14 Ates Componenti Elettron WRITING METHOD FOR MERGED NON-VOLATILE MEMORY CELL MATRIX.

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